2024
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд 2024 за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 20 з 31
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Удосконалений алгоритм побудови безколiзiйного маршруту для багатоагентних ройових роботизованих систем(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Марченко, П. А.; Пономаренко, С. О.Постановка проблеми в загальному вигляді . Зазначається, що для підвищення ефективності виконання цільових завдань використовуються групи (зграї) роботів, які називаються мультиагентними системами. Такі системи рухаються в складному середовищі з перешкодами, що вимагає алгоритмізації процесу побудови беззіткнених маршрутів руху роботизованих транспортних засобів для безпечного пересування в просторі. Проведено аналіз існуючих алгоритмів планування маршрутів руху мобільних роботизованих транспортних засобів. Показано, що для вирішення задачі пошуку оптимального маршруту без зіткнення групи (рою) безпілотних літальних апаратів пропонується використовувати спільну матрицю-сітку (граф) простору з перешкодами та планом руху. Аналіз останніх досліджень і публікацій . Для планування маршруту мобільних роботизованих транспортних засобів використовується алгоритм Дейкстри, швидкий випадковий пошук по дереву, пошукові алгоритми побудови маршруту від однієї точки до іншої. Однак вони вирішують завдання планування маршруту для окремих робототехнічних систем у різних сферах діяльності і недостатньо пристосовані до задач групового керування рухомими об’єктами в складному середовищі з перешкодами. Виклад основного матеріалу . Удосконалено алгоритм побудови маршруту мультиагентної системи роботизованих транспортних засобів для забезпечення безконфліктного переміщення агентів у просторі, які виконують спільні завдання у складі груп (роїв). Покращення досягнуто шляхом додавання евристичної функції для оцінки складності переміщення між осередками. Запропоновано побудову безколізійного маршруту за допомогою модифікованого алгоритму з модифікованою функцією евристичної оцінки руху між вершинами графа, який є елементом кубічної комірки. Показано, що основними етапами алгоритму побудови беззіткнювального маршруту зграї БПЛА є: визначення головного елемента (лідера), побудова загальної сіткової матриці (графа) та визначення зайнятості кожної комірки (вершини) залежно від маршруту та часу, формування функції притягання/відштовхування, яка визначає критерій критичної збіжності групи елементів. Висновок . Алгоритм побудови безколізійного маршруту для ройових мультиагентних систем дозволяє утримувати елементи групи в кластері або в складі рою в цілому під час руху в просторі з перешкодами. Запропонований алгоритм базується на підході побудови сіткової матриці (графа), що розбиває простір на комірки. Заповненість кожної комірки визначається залежно від маршруту БПЛА та часу в дорозі. Критерій критичної збіжності елементів групи визначається функцією притягання/відштовхування, а складність переходу до наступної комірки – евристичною функцією оцінки руху між вершинами графа. Перспективи майбутніх досліджень . Подальші дослідження повинні включати удосконалення математичних методів, заснованих на використанні навчання з підкріпленням агентів і моделювання процесів побудови безколізійних маршрутів для мультиагентних систем.Документ Відкритий доступ Метод блочного кодування кластеризованих трансформант в спектрально-параметричному просторi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Бараннiк, В. В.; Єлiсєєв Е. С; Бабенко, М. В.; Цiмура, Ю. В.; Худаєв, О. В.; Сiненко, Д. В.; Дубовик, Г. В.; Неминущий, С. В.; Онипченко, П. М.Сучасні послуги з надання різноманітної інформації пов'язані з генерацією величезних обсягів трафіку, який необхідно передати через телекомунікаційні мережі. Значну частину цього трафіку складають потоки відеоданих. До якості такої інформації висуваються певні вимоги, в тому числі своєчасність доставки, точність, якість візуального сприйняття, якість передачі структурних складових в об'єктах моніторингу. У результаті в системах обробки інформації реалізуються методи стиснення даних. Вже розроблено кілька сімейств і версій стандартизованих підходів до стиснення. Однак потреба в аналізі відеоданих, створених віддаленими датчиками, стає все більш очевидною. Це створює протиріччя між такими показниками, як своєчасність передачі відео та його точністю (якістю зорового сприйняття відновлених відеозображень). Таким чином, відповідна наукова та практична проблема полягає в подальшому вдосконаленні методів стиснення відеоданих для пом’якшення конфлікту між цими ключовими показниками. Найбільший інтерес викликають такі показники, як рівень стиснення та спотворення в описах оцифрованих відеозображень (вимірюються піковим відношенням сигнал/шум, або PSNR). Однак ці показники, як правило, демонструють зворотну залежність, тобто підвищення рівня стиснення часто призводить до зниження якості відео. Отже, необхідність вирішення цієї суперечності спонукала до розробки цілого ряду різних методів стиснення зображень. Тим не менш, загальним недоліком існуючих методів стиснення є те, що задані рівні стиснення часто досягаються в режимах якості зображення, які демонструють артефакти, спотворення контурів і погіршення дрібних деталей. Тому для подальшого розвитку методів стиснення пропонується вибрати підхід, який передбачає контрольоване спотворення якості відео. Одним із потенційних напрямків цього підходу є використання попередньої обробки в спектральній області фрагментів відеозображення. Отже, метою цього дослідження є розробка методів стиснення з контрольованими рівнями спотворення якості на основі попередньої обробки в спектральній області. У статті представлено основні етапи розробки методу визначення локально-монотонного коду для двійкових блокових кодів у диференційно-нормальованому просторі структурних компонентів кластерних трансформантів у спектрально-параметричному описі (SPOT) з використанням маркерів однорідної довжини. Метод базується на системі розмітки двійкових блокових кодів компонентів SPOT шляхом встановлення інтервальних доменів для аргументів функцій блокового кодування. Такий підхід забезпечує необхідний рівень цілісності відновлених відеофрагментів шляхом створення умов для взаємно однозначного перетворення процесів формування коду. Порівняльна оцінка ступеня стиснення для розробленого та існуючого методів показала, що,для значущих трансформантів SPOT з параметрами квантування, що формують рівні PSNR від 27 до 37 дБ, розроблений метод демонструє перевагу у ступені стиснення. Залежно від рівня PSNR, приріст у порівнянні з методами, використаними для порівняння, коливається від 14% до 21%.Документ Відкритий доступ Алгоритм послiдовного виявлення траєкторiї малорозмiрного БпЛА FMCW радаром за критерiєм «найсильнiший сусiд»(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Маленчик, Т. В.; Жук, С. Я.Для забезпечення прийнятної ймовірності виявлення малорозмірних БпЛА виникає необхідність зниження порога виявлення, що призводить до суттєвого збільшення ймовірності хибної тривоги в елементі розрізнення (більше 10-3). Для підвищення ефективності вирішення задач вторинної обробки радіолокаційної інформації при збільшенні кількості хибних відміток, використовуються вирішальні статистики відміток, отримані при первинній обробці сигналів. Відомі алгоритми послідовного виявлення траєкторії цілі з використанням вирішальних статистик відміток вимагають значних обчислювальних витрат. Для вирішення задачі виявлення траєкторії цілі використовується послідовний критерій відношення правдоподібності Вальда з постійними порогами, що розраховуються на основі заданих ймовірностей правильного і хибного виявлення траєкторії цілі. Отримано математичний вираз часткового відношення правдоподібності, у якому враховано щільності ймовірності вирішальної статистики відмітки за умови, що вона є цільовою або хибною, а також ймовірності: виявлення цілі і хибної тривоги в елементі розрізнення, попадання цільової відмітки в строб підтвердження траєкторії, відсутності в стробі хибних відміток. Аналіз запропонованого алгоритму та його порівняння з відомим, у якому ототожнення відміток відбувається за критерієм близькості до центру стробу, проведено за допомогою статистичного моделювання на прикладі виявлення траєкторії цілі за даними FMCW радара, що вимірює дальність та радіальну швидкість цілі. Для опису щільностей ймовірності вирішальної статистики відмітки за умови, що вона є цільовою або хибною використовуються нецентральний і центральний розподіли хі-квадрат з двома ступенями свободи. Для розглянутого прикладу, на відміну від відомого алгоритму, в якому не враховуються вирішальні статистики відмітки, розроблений алгоритм забезпечує збільшення ймовірністі виявлення траєкторії цілі при α = 10-2, 5 x 10-3 на 14%-50% і 4%-34% відповідно. При цьому середнє число оглядів при α = 10-2, 5 x 10-3 зменшується приблизно в 4 та 2.5 рази. Ймовірність хибного виявлення траєкторії цілі FΣт для розробленого алгоритму менше ніж на порядок. При цьому середнє число оглядів при α = 10-2, 5 x 10-3 зменшується приблизно в 3.8 та 2.3 рази відповідно.Документ Відкритий доступ Impact of Electronic Components Thermal Resilience on the Reliability of Radio-Electronic Equipment(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Nikitchuk, A. V.The article focuses on the impact of temperature on the reliability of electronic components, as in non-redundant radio-electronic equipment, the failure of any component typically leads to the failure of the entire device. The methods and approaches used to analyze the electronics reliability, predict operational lifespans, and to enhance it are considered. Thermal effects are among the most significant factors influencing reliability indicators of electronics, such as the probability of failure-free operation and mean time to failure. The sequence of accounting for thermal factors during the calculations of operational failure rate, mean time to failure, and the probability of failure-free operation according to the recommendations of Ukrainian State Standards is analyzed. The primary focus is on calculating the mean time to failure for various groups of resistors, capacitors, integrated circuits, and semiconductor components. Modern approaches to reliability assessment are used in the study, particularly a combination of failure physics and computer modeling. It was determined that the difference in the mean time to failure between the most and least thermally resilient electronic components of radio-electronic equipment can be very significant and only increases with rising temperatures.Документ Відкритий доступ Резонатор з відбивачами на основі розімкненого шлейфа(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Нелін, Є. А.Розглянуто підвищення добротності півхвильового резонатора на основі відрізка лінії передачі, який є аналогом резонатора Фабрі-Перо. Відбивач резонатора — межа відрізка зі східчастим перепадом характеристичних опорів (східчастий відбивач). Для підвищення коефіцієнта відбиття запропоновано комбінований відбивач, що складається з двох відбивачів: східчастого й реактивного. Запропоновано реактивний відбивач на основі розімкненого шлейфа. Проаналізовано частотні залежності амплітуди та фази комбінованого відбивача. Шлейфні відбивачі резонатора мають бути різними за характером реактивності. За відлаштування від резонасної частоти такі відбивачі розузгоджені за амплітудою та фазою. Внаслідок частотного розузгодження відбивачів резонатора його добротність більша, ніж у резонатора Фабрі-Перо. Наведено амплітудно-частотні характеристики двох варіантів запропонованого резонатора і для порівняння — відомих резонаторів на основі розімкнених шлейфів. Резонатори на основі шлейфних відбивачів мають значно більшу добротність. Виконано порівняння характеристик запропонованого резонатора та відомих півхвильових резонаторів. Запропонований резонатор має більшу добротність, а його амплітудно-частотна характеристика — смуги глибокого подавлення, зумовлені резонансами шлейфів. Отримано наближену формулу для добротності запропонованого резонатора, що за заданої добротності дає змогу попередньо визначити значення конструктивних параметрів резонатора. Розглянуто реалізацію запропонованого резонатора на основі інвертованої мікросмужкової лінії з урахуванням втрат.Документ Відкритий доступ Дослiдження впливу перiодичної ковзної за частотою радiоперешкоди на радiоканал LoRa(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Нагорнюк, О. А.Більшість сучасних засобів радіоподавлення ближньої дії будуються на основі загальнодоступних комерційних модулів формування радіоперешкод, випромінювання яких є синусоїдальним коливанням з частотою, що змінюється періодично за лінійним законом в межах заданої смуги подавлення. Такі радіовипромінювання відносять до періодичних ковзних за частотою радіоперешкод, а їх потужність має нерівномірний розподіл в частотній області. В статті показано, що дальність дії передавача перешкод залежить від коефіцієнта подавлення, значення якого визначається структурою радіосигналу LoRa та перешкоди. У разі коли потужність перешкоди рівномірно розподілена в частотній області, коефіцієнт подавлення є сталим та дорівнює оберненому значенню критичного відношення сигнал/перешкода. Наведено алгоритм розрахунку коефіцієнта подавлення у випадку впливу на радіоканал LoRa перешкоди з нормальним законом розподілу ймовірностей. Отримано аналітичний вираз для розрахунку розподілу потужності періодичної ковзної за частотою перешкоди в частотній області та показано, що її енергетичний спектр має ряд піків на частотах кратних оберненому значенню періоду перешкоди. Виведено математичні вирази для розрахунку залежностей потужності періодичної ковзної за частотою перешкоди в каналі LoRa і коефіцієнта подавлення від робочої частоти радіоканалу LoRa та періоду перешкоди. Показано, що залежно від обраної частоти радіоканалу різниця потужності перешкоди необхідної для його подавлення може становити більше 50 дБ. Верифікацію розробленого математичного апарату для розрахунку впливу періодичної ковзної за частотою перешкоди на радіоканал LoRa здійснено шляхом імітаційного моделювання в програмному середовищі MATLAB. В результаті моделювання отримано залежності коефіцієнта подавлення від частоти радіоканалу LoRa, які узгоджуються із даними аналітичних розрахунків.Документ Відкритий доступ Perspective of Creating Low-Cost Medical Assistant Robot Based on Waffle PI4 Platform with Palm Vein Pattern Scanner(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Anufriiev, V. V.; Levchenko, O. O.; Levchenko, Ye. V.; Chekubasheva, V. A.; Glukhov, O. V.; Galat, O. B.The purpose of this study is to develop a set of modifications for the TurtleBot 3 Waffle Pi robotic platform. One of the key achievements of this work is the creation of a biometric identification system based on the venous pattern of the palm. The principle of operation of the identification system is based on the use of infrared radiation absorbed by hemoglobin in the venous system of the palm. The absorbed radiation creates a clear pattern that can be captured using a camera without an infrared filter. The resulting image is pre-processed to reduce noise and unify with other images for further use in training a convolutional neural network used for patient identification. This identification method allows for high-speed and accurate patient identification, even with dirt or scratches on the palm. The described modifications are aimed at expanding the capabilities of the platform for military medical applications. By integrating these modifications into the TurtleBot 3 Waffle Pi robotic platform, military and civilian hospitals can improve their ability to provide timely and accurate medical care to those in need.Документ Відкритий доступ Classification of Structural and Functional Development Stage of Cardiomyocytes Using Machine Learning Techniques(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Bondarev, V. R.; Ivanko, K. O.; Ivanushkina, N. G.The study is dedicated to the problem of classification of structural and functional development stage of cardiomyocytes derived from the induced pluripotent stem cells with application of the digital image processing methods and machine learning algorithms, in particular, neural networks. Cell regenerative therapy has become one of the most promising treatment options for patients with heart failure. But since cardiomyocytes are objects with a high level of complexity and have significant morphological variability, automatic classification is complicated by the lack of implemented methods. That's why researches in this area are a major global public health priority. The initial data set used in this study is a publicly open set of confocal microscopic images of cardiomyocytes which can be divided into five classes based on the morphological features (the structure of the transverse T-tubule). A small amount of input data leads to the need of using augmentation methods. Methods that prevent the alteration of the transverse T-tubule, which is an important parameter for correct classification of the development of cardiomyocytes, are used. Histogram equalization technique is used to enhance the contrast and dynamic range of the confocal microscopic images with the method of contrast-limited adaptive equalization. This helped to improve the local contrast of the analyzed images and highlight the main elements of the cardiomyocyte. Finally, Chan–Vese method, which belongs to the regional segmentation methods, is chosen for the image segmentation and removing artifacts and/or parts of other cells from the image. A pre-processed and augmented dataset is used for training of the convolutional neural network having an architecture with hierarchical structure and residual block usage. The model is evaluated based on the confusion matrix and the heat maps of different convolutional layers are analyzed. Images from the classes with a large number of mutual errors are also considered. Based on the analysis, several classes of structural and functional development of cardiomyocytes are combined. Final accuracy of the model for defining the cardiomyocytes maturation stage achieved 77%.Документ Відкритий доступ Адаптивне виявлення сигналу рухомої цiлi в FMCW радарi при невiдомiй потужностi шуму(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Маленчик, Т. В.; Жук, С. Я.Одним з перспективних засобiв виявлення рухомих цiлей на малих вiдстанях є FMCW радар. Вiн забезпечує: високоточне вимiрювання дальностi, а також радiальної швидкостi, низьке енергоспоживання. Вихiдною iнформацiєю для алгоритмiв виявлення сигналiв цiлей в FMCW радарi є далекомiрнодоплерiвський портрет. Вiн формується шляхом двомiрного дискретного перетворення Фур’є (ДПФ) над отриманими на iнтервалi когерентного накопичення демодульованими сигналами вiдповiдних перiодiв модуляцiї. У випадку однорiдного шуму з невiдомою потужнiстю викорстання алгоритмiв CFAR призводить до надлишкових обчислювальних витрат за рахунок ковзного оцiнювання потужностi шуму. Крiм того розмiри ковзного вiкна обмеженi, що не дозволяє отримати оцiнку потужностi шуму з необхiдною точнiстю. В якостi математичної моделi корисного сигналу вiд цiлi може бути використаний гармонiйний сигнал з невiдомими амплiтудою, частотою i початковою фазою. Розглянуто алгоритм адаптивного виявлення гармонiйного сигналу з невiдомими параметрами, отриманого на iнтервалi когерентного накопичення FMCW радара при вiдомiй потужностi шуму. Пристрiй виявлення побудовано за перiодограмною схемою. Проведено аналiз характеристик виявлення сигналу FMCW радара при вiдомiй потужностi шуму, якi можуть виступати в якостi нижньої границi при невiдомiй дисперсiї шуму. На основi методу максимальної правдоподiбностi запропоновано алгоритм оцiнювання невiдомої потужностi шуму на основi тестової вибiрки, отриманої з далекомiрно-доплерiвського портрету. Оцiнка невiдомої потужностi шуму є вибiрковим середнiм. На основi методу iнтервального оцiнювання визначено довiрчi iнтервали щодо ймовiрностей хибної тривоги i виявлення цiлi в залежностi вiд об’єму тестової вибiрки. Границi ймовiрностi хибної тривоги не залежать вiд оцiнки потужностi шуму. На основi отриманих залежностей можна визначити об’єм вибiрки, що забезпечує допустиме значення довжини довiрчого iнтервалу ймовiрностей хибної тривоги i виявлення цiлi.Документ Відкритий доступ Investigation of Possibility of Measuring the Albedo of Earth’s Surface in Visible and Near Infrared Bands in Conditions of Aerosol Pollution of Atmosphere Using Unmanned Aerial Vehicles(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Asadov, H. H.; Alieva, A. J.; Ashrafov, M. G.It is well-known that such processes as agricultural activities, urbanization processes, climatic changes leading to abnormal precipitation, etc. affect the magnitude of the Earth’s albedo. At the same time, the results of remote albedo measurement in visible and near infrared bands also depend on the degree of aerosol pollution of the atmosphere. These factors leading to changes in the earth’s albedo lead to the need for periodic measurements of regional values of the albedo of the earth’s surface. There are a number of problems related to measuring the albedo of the earth, related to the spatial and temporal variability of this indicator. These include the dependence of albedo on the zenith angle of the Sun, the need to create albedo measurement networks in the form of numerous geographically distributed pyranometers, the dependence of satellite albedo measurements on the state of the atmosphere, leading to the need for inter-satellite calibration, or groundbased validation measurements. At the same time, the issue of fully accounting for the effect of atmospheric aerosol on the results of measuring the albedo of the Earth’s surface is still open. The article is devoted to the measurement of the Earth’s albedo visible and near infrared bands using UAVs in conditions of aerosol pollution of the atmosphere. The model of single scattering of the optical source signal of an atmospheric aerosol was adopted as the basis of the conducted research. The interrelation of such optical indicators as the optical thickness of the aerosol and the albedo of the Earth’s surface is analyzed. A criterion for the effectiveness of atmospheric measurements using UAVs is proposed, in which efficiency is defined as the ratio of the total radiation entering the on-board spectroradiometer to the amount of extra-atmospheric radiation from the Sun. By switching from a discrete model to a continuous model created to calculate the proposed efficiency criterion, it is shown that with a synchronous change in the optical thickness of the aerosol and albedo, according to the calculated law, the minimum efficiency of measurements of the albedo of the earth’s surface is achieved.Документ Відкритий доступ Синтез алгоритмiв фiльтрацiї результатiв вимiрювань в системах навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Зiмчук, I. В.; Шапар, Т. М.; Ковба, М. В.Безпiлотнi лiтальнi апарати (БпЛА) є одним з основних напрямкiв розвитку свiтової авiацiйної технiки. Широке застосування БпЛА рiзних класiв як у вiйськовiй, так i в цивiльнiй сферах вимагає розробки та виробництва високоточних бортових навiгацiйних систем малої вартостi, ваги та габаритiв. При проєктуваннi систем навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв передбачається використання iнформацiї вiд багатьох датчикiв та засобiв корекцiї, що дозволяє суттєво пiдвищити точнiсть систем, що розробляються. Для обробки навiгацiйної iнформацiї в таких системах застосовують алгоритми стохастичної фiльтрацiї, зокрема фiльтр Калмана та рiзнi його модифiкацiї, якi дозволяють врахувати нелiнiйний характер задачi. Iснуючi алгоритми фiльтрацiї характеризуються високою обчислювальною складнiстю, а iнженери зустрiчаються з проблемою їхньої практичної реалiзацiї через абстрактну форму подання, яка не вiдображає деталей реалiзацiї. Саме тому в роботi викладено методику структурного синтезу рекурентних алгоритмiв полiномiальної фiльтрацiї вимiрювань в системах навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв. Викладений пiдхiд ґрунтується на поданнi згладжувальних фiльтрiв як динамiчних систем, що описуються дискретними передаточними функцiями, якi пiдлягають визначенню. Теоретичною основою синтезу передаточних функцiй є третя форма умов iнварiантностi помилки фiльтра вiдносно моделi вхiдного впливу. Рiвняння рекурентного згладжування визначаються як функцiї часу, якi пов’язують вхiд та вихiд синтезованих операторiв перетворення фiльтра. Запропонований пiдхiд дозволяє: синтезувати ефективнi алгоритми полiномiальної фiльтрацiї, якi мають мiнiмальну складнiсть для своєї реалiзацiї; на етапi синтезу формувати властивостi фiльтрiв стосовно згладжування шумiв та виключення динамiчних помилок; в процесi синтезу визначати умови, при виконаннi яких цифровий фiльтр буде стiйким. В роботi наводиться приклад синтезу алгоритму фiльтрацiї, працездатнiсть та ефективнiсть якого дослiджено шляхом комп’ютерного моделювання.Документ Відкритий доступ Method for Selecting Pulsed Signals by Their Duration in Fading Channels(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Buhaiov, M. V.; Zakirov, S. V.The duration of pulsed signals is one of the main parameters to be estimated in radio monitoring systems. When signals propagate in channels with deep fading, even at high signal-to-noise ratios, the pulse shape will be distorted. In sophisticated electronic environment, it is also may be random interference in signal processing channel, which leads to the occurrence of false pulses with random durations. Therefore, the values of the signal pulses durations will be concentrated near their true value, and the rest of the detected pulses will have a significantly random duration. That’s why, the development and study of methods for selecting pulse signals by their durations in sophisticated signal environment is actual scientific problem. The aim of the work is improving pulsed signals processing methods in fading channels by selecting its’ durations. The study found that the estimates of signal pulse durations are normally distributed. Pulse durations that are not related to signals are subjected to an exponential distribution. The input data for the proposed method is only a sample of measured pulse durations. The values of the parameters of both the exponential and normal distributions are unknown. In this case, the problem of selecting pulses by their durations is formalized to the estimation of the mean values of normal distributions. To do this, it is proposed to search for the maxima of the smoothed estimate of the probability density function. The scientific novelty of the obtained results is that a method for estimating the mean value of a normal distribution at the background of exponentially distributed values was proposed. An example of this approach is the estimation of pulsed signal durations in channels with deep fading and impulse interference. Based on the developed method, algorithms for automatic pulse selection for radio monitoring systems can be implemented.Документ Відкритий доступ Scattering of Electromagnetic Waves by Frequency-Detuned Systems of Dielectric Resonators(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Trubin, O. O.The general problem of scattering on a system of frequency-detuned coupled Dielectric Resonators (DRs) located in one or several transmission lines is considered. The field describing the natural oscillations of the system of detuned DRs is decomposed over the field of partial resonators. A system of equations is derived, the solution of which allows one to determine the frequencies and amplitudes of the system’s natural oscillations. It is shown that the resulting system of equations, by means of algebraic transformations, can be reduced to the problem of determining the eigenfunctions and eigenvalues of a finite-dimensional operator, determined through the elements of the coupling operator of frequency-detuned DRs. The limitations of the proposed calculation method are noted. The solution to the scattering problem is expanded in terms of the natural oscillation field of the system of detuned DRs. A system of linear equations for the amplitudes of forced oscillations is obtained. It is shown that in the particular case of identical resonator frequencies, the found system exactly coincides with the equations obtained previously for various types of DR. General solutions are found for the scattered field on frequency-detuned resonators located in different transmission lines. Several examples are given of calculating the frequency dependences of the scattering matrix for the most interesting structures consisting of coupled dielectric resonators detuned in natural oscillation frequencies. The frequency characteristics of the scattering of two bandstop filters with different stop bands, made on detuned DRs in the same transmission line, are calculated. The frequency dependences of the scattering matrix on two bandpass filters located parallel between regular lines are calculated. The scattering characteristics of bandpass filters of complex designs containing various DRs are calculated: a bandpass filter built on a system of coupled DRs in a transmission line break and several DRs in a regular line, as well as an elliptical bandpass filter. The capabilities of the proposed method are demonstrated by the example of optimizing the scattering characteristics of a demultiplexer built on the basis of two bandpass filters with different passband frequencies. The proposed method also makes it possible to calculate the scattering characteristics of bandpass and bandstop filters with several operating frequency bands used in modern communication systems.Документ Відкритий доступ One-Bit Spectrum Sensing Peculiarities(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Buhaiov, M. V.The use of autonomous sensors for analyzing wide bands of radio frequency spectrum requires using the highspeed analog-to-digital converters (ADC). The operation of such devices with high bit resolution requires several watts of power. One-bit ADC will reduce power consumption and simplify the analog part of the receiver. The goal of the research is to determine the features and conditions under which it is advisable to analyze the radio frequency spectrum in a sophisticated radio electronic environment using a one-bit ADC. The problem of using such ADC is the deterioration of the signal-to-noise ratio (SNR) and the occurrence of spurious spectral components at its’ medium and high values. The task of spectrum sensing is complicated by the fact that a large number of signals with different values of bandwidth and SNR can be simultaneously present in the analyzed frequency band. After a one-bit ADC, the energy of the complex signal remains unchanged regardless of its shape. Therefore, at high SNR values, the signal energy flows into spurious spectral components. When the bandwidth of the signal increases to 30% of analyzed frequency range and higher, the spurious spectral components are transformed into a broadband pedestal. Analytical dependencies have been obtained that allow us to calculate the values of the SNR at which signals can be detected and spurious spectral components appear. These dependencies take into account the parameters of the Welch periodogram and the level of spectrum occupancy. The results of the analysis of real signals showed that the shape of the signal spectrum after one-bit ADC repeats the shape of the spectrum after an 8-bit ADC, except for the absence of some weak signals. The cost for simplified hardware implementation and lower power consumption when using one-bit ADC compared to ADC with higher resolution is a narrowing of the dynamic range of signals. The use of one-bit ADC for spectrum sensing will be justified only when there is information on the analyzed bandwidth occupancy and the SNR of the signals that can be observed.Документ Відкритий доступ Advanced Edge Detection Techniques for Enhanced Diabetic Retinopathy Diagnosis Using Machine Learning(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Basarab, M. R.; Ivanko, K. O.Diabetic retinopathy (DR) represents one of the most serious complications associated with diabetes mellitus, posing a significant threat to vision and leading to severe impairment and potential blindness if not diagnosed and treated promptly. The study investigates the integration of advanced edge detection techniques with machine learning algorithms to enhance the precision and effectiveness of DR diagnosis. By leveraging the APTOS 2019 Blindness Detection dataset, the research employs a combination of edge detection methods such as the Sobel operator and the Canny edge detector, alongside advanced preprocessing techniques and sophisticated feature extraction methods. The study reveals that the synergy between these edge detection techniques and machine learning significantly boosts the diagnostic accuracy of neural networks. Specifically, the accuracy for multiclass classification (spanning five categories: No diabetic retinopathy, Mild, Moderate, Severe, and Proliferative diabetic retinopathy) improved from 78.5% to an impressive 88.2%. This marked enhancement underscores the potential of these techniques in refining the diagnostic processes for early DR detection. By improving the accuracy of classification, this approach not only facilitates early intervention but also plays a crucial role in reducing the risk of severe vision loss among patients with diabetes. The findings of this study emphasize the importance of integrating advanced image processing techniques with machine learning frameworks in medical diagnostics. The improved outcomes demonstrated in this research highlight the potential for such technological advancements to contribute meaningfully to the field of ophthalmology, leading to better patient care and potentially transforming the standard of practice in DR diagnosis.Документ Відкритий доступ Експериментальне дослiдження впливу рупора на чутливiсть ультразвукового далекомiра(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Лемеха, В. О.; Шульга, А. В.Розглянуто завдання, де виникає необхiднiсть вимiрювання точної вiдстанi мiж об’єктами. Встановлено, що ефективними для вимiрювання вiдстанi є ультразвуковi далекомiри завдяки їхнiй безконтактнiй роботi, високiй точностi, широкому дiапазону вимiрювань та здатностi функцiонувати в рiзних умовах. Використання рупора в ультразвукових далекомiрах є досить поширеною практикою, оскiльки вони дозволяють пiдвищити їх чутливiсть. Вiдомо, що iснує багато рiзних типiв рупорiв, якi вiдрiзняються формою, розмiрами та матерiалами. Однак, найпоширенiшими з них є конiчнi рупори, якi не вимагають складностi при виготовленнi та мають досить низьку вартiсть. Зпроєктовано та виготовлено за допомогою ЗD-друку шiсть варiантiв дослiдних рупорiв з довжиною вiд 10 мм до 60 мм. Розроблено експериментальний стенд з поворотною платформою, який має приймача та передавача, мiж якими вимiрюється вiдстань та дiаграми спрямованостi звукового тиску. Експериментальнi дослiдження проводились на вiдстанях вiд одного до трьох метрiв з iнтервалом 0.5 метра. Оброблено всi результати вимiрювання та побудованi дiаграми спрямованостi для всiх випадкiв, використовуючи один з виготовлених рупорiв. Представлено дiаграми спрямованостi саме для мiнiмальної i максимальної вiдстаней обраного дiапазону. Дослiдження показало, що застосування рупора довжиною 50 або 60 мм призвело до пiдвищення рiвня звукового тиску на 10 дБ вiдносно вимiрювань без рупора. Але при зменшеннi довжини рупора менше 40 мм спостерiгається зниження ефективностi випромiнювання звуку. Це пояснюється порушенням оптимальних умов для формування звукової хвилi, що призводить до втрат енергiї та розширення дiаграми спрямованостi. Обґрунтовано вибiр довжини рупора, при якiй не вiдбуваються падiння ефективностi випромiнювання звукових хвиль.Документ Відкритий доступ Scattering of Electromagnetic Waves by Loss and Gain Systems of Dielectric Resonators(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Trubin, A. A.The problem of wave scattering on a system of coupled Dielectric Resonators (DR) made of an active or absorbing dielectric is considered. The solution of the scattering problem is decomposed over the field of natural oscillations of the DR system. The field describing the natural oscillations of the DR system is decomposed by the field of partial resonators, which are made of a dielectric with a complex permittivity. A system of equations is given, the solution of which allows to determine the frequencies and amplitudes of the natural oscillations of the system of active or absorbing resonators. In the work, a new system of linear equations for amplitudes of forced oscillations of resonators was obtained. General solutions for the scattering field on resonators located in a regular transmission line or in a break of a regular line have been found. Several examples of calculation of the frequency dependences of the scattering matrix for different bands to pand band-pass filters, consisting of coupled active or absorbing dielectric resonators are given. The possibilities of the proposed method are demonstrated on the example of optimization of scattering characteristics on band-stop and band-pass filters made of an active dielectric. It is shown that the use of resonators made of an active dielectric will make it possible to build and optimize the frequency characteristics of a new class of devices that simultaneously perform the functions of filters and amplifiers. The conditions under which it is possible to build filters with the functions of amplifiers are defined. In the future, the proposed devices may find application in optical communication systems.Документ Відкритий доступ Математична модель алгоритма та експериментальне дослiдження точностi вимiрювання девiацiї частоти ЛЧМ сигналу з низькою спектральною щiльнiстю потужностi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Стейскал, А. Б.; Войтко, В. В.; Марченко, А. О.У статтi запропоновано розв’язувальне правило алгоритму вимiрювання девiацiї частоти лiнiйночастотно-модульованого сигналу з низькою спектральною щiльнiстю потужностi для дискретної моделi автокореляцiйного приймача з квадратурною обробкою та розглянуто варiант зниження тривалостi етапу визначення девiацiї частоти сеансу радiомонiторингу. Синтезовано функцiональний вузол вимiрювання девiацiї частоти лiнiйно-частотно-модульованого сигналу з низькою спектральною щiльнiстю потужностi. Розроблено алгоритм процедури визначення девiацiї частоти лiнiйно-частотномодульованого сигналу.Документ Відкритий доступ Mathematical Modeling the Electrical Impedance of Piezoceramic Disk Oscillating in Wide Frequency Range (Part 2. Medium Frequencies)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Bazilo, C. V.; Faure, E. V.; Usyk, L. M.; Tuz, V. V.; Chorniy, A. M.This paper presents further developments in mathematical modeling of the electrical impedance of a piezoceramic disk in a wide frequency range, specifically focusing on the mid-frequency range, i.e., when the elastic wavelength becomes commensurate with the radius of the piezoceramic disk, which is important for numerous modern applications. A mathematical model was developed for disk piezoelectric transducers made of piezoceramics to estimate their electrical impedance and quasi-static electrical capacity in the medium frequency range basing on their geometrical, physical, and mechanical characteristics. The research has found that a piezoceramic disc attains electromechanical anti-resonance in the medium frequency range at frequency, at which its electrical impedance follows to infinity. This effect is due to the polarization charges being completely compensated by the electric charge, when the electric current vanishes and energy consumption from the generator is absent. The calculations proved that at frequencies close to the first thickness resonance (corresponding to the dimensionless wave number from 40 to 60), the radial displacements of material particles of the disk vanish. A very rapid decrease in the levels of radial shifts with a simultaneous increase in the electromechanical resonance number was noted. The evaluation of the mechanical quality factor of piezoceramic disk elements, obtained with the developed mathematical model, closely correlates with real values, which is confirmed by the high agreement between theoretical and experimental results.Документ Відкритий доступ Mathematical Model of Shifted Time of Combined Signal as Part of Fragments with Linear and Quadratic Frequency Modulation(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Kostyria, O. O.; Hryzo, A. A.; Solomonenko, Yu. S.; Dodukh, O. M.; Biernik, Ye. V.The issues of synthesis of nonlinear-frequency modulated probing signals, which, in comparison with wellknown linear-frequency modulated signals, have a lower maximum level of side lobes of the autocorrelation function, have a practical orientation, relate to actual problems of theory and practice of forming signals with intra-pulse modulation for radio electronic means for various purposes. The paper considers a combined nonlinear-frequency modulated signal consisting of linearly and quadratically-frequency modulated fragments. The peculiarity of the proposed approach to the description of its mathematical model is the introduction of frequency-phase compensation components, which reduces the maximum level of the side lobes of the autocorrelation function of the signal. Calculation of values of compensation components is based on consideration of the effect of derivatives of function of instantaneous phase of fragments up to the most significant order inclusive. The limitation of the method should include the requirement for the existence of their final quantity. In the first section of the article, an analysis of known studies and publications is carried out, which states that for the mathematical model of shifted time, considered in the work, the proposed method of compensating for frequency-phase distortions has not been previously considered. Therefore, in the second section of the work, the corresponding task of the study is formulated. In order to achieve the formulated task of research, the third section of the work develops a mathematical model of the shifted time of the combined signal, which contains the compensatory components of the specified distortions. The importance of their consideration in the resulting signal is theoretically substantiated and clearly demonstrated. As a result of the research, the theory of synthesis of combined signals has been developed, the composition and determination of the magnitude of frequency-phase distortions, which are caused by the appearance of the third derivative of the instantaneous phase function of the quadraticallyfrequency modulated fragment, have been established. As a direction for further research, it is planned to develop and study a mathematical model of shifted time of a three-fragment combined signal with a quadratically-frequency modulated fragment.